[发明专利]一种金属－陶瓷复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种金属-陶瓷复合材料的制备方法。该方法制备的材料可用于刀具、热电偶保护套、磨具、磁性材料、加热元件、耐磨轴承和耐腐蚀阀门等。

背景技术

来源广泛、价格低廉、具有高强度、高硬度、低密度和优良的化学稳定性的陶瓷材料，倍受人们的青睐，但其韧性较差，严重阻碍了它在工程上的应用，因此要将陶瓷材料应用于更加广泛的领域，必须改善陶瓷材料的脆性和可靠度。金属及其合金具有良好的延展性、导电和导热性，同时还具有磁性、吸波性等性能，但其耐高温、耐腐蚀性较差。

目前，金属-陶瓷复合材料的研究已经很广泛，制备金属-陶瓷复合材料的方法有粉末冶金法、金属直接氧化法、液态金属注入法、原位复合法和湿化学法(Sol-gel法、涂层法)等。其中的粉末冶金法工艺简单，但基体与第二相材料混合不均匀；金属直接氧化法难以控制化学反应来获得定量的金属与基体的比例；液态金属注入法致密度相对较低且多用于梯度材料的制备；原位复合法和湿化学法制得的金属-陶瓷复合材料性能较好，但工艺复杂，制备过程不易控制。

现有技术制备的金属/陶瓷层状复合材料，该材料中的金属层起到了很好的增韧作用，但是由于金属与陶瓷的浸润性不好，所以层间的结合力较差，金属-陶瓷复合材料的韧性并没有达到预期的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属-陶瓷复合材料的制备方法，可制备具有较好韧性与强度的金属-陶瓷复合材料，解决了金属-陶瓷复合材料层间结合的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种金属-陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：分别配制陶瓷浆料和金属丝网印刷浆料

按体积百分比，取粒径为0.1μm～50μm的陶瓷粉30％～70％，粘合剂10％～50％和溶剂20％～60％，均匀混合，得到混合物，将该混合物真空除气并筛分，制得陶瓷流延浆料，

按体积百分比，取粒径为0.1μm～50μm的金属粉70％～30％和添加剂30％～70％，均匀混合，得到混合物，将该混合物真空除气并筛分，制得金属丝网印刷浆料；

步骤2：利用流延成型方法，将步骤1制得的陶瓷浆料流延成厚度为10μm～500μm的生坯，并对该生坯进行干燥处理；

步骤3：用丝网印刷机，将步骤1制得的金属浆料印刷在步骤2得到的陶瓷生坯的表面，制得金属-陶瓷复合生坯；

步骤4：将步骤3制得的金属-陶瓷复合生坯，按顺序叠层，得到层状物，将该层状物置于温度为150℃～500℃、压力为10MPa～50MPa的条件下热合，然后在温度为900℃～1400℃的真空或惰性气体环境中，保温2小时～4小时，即制得金属-陶瓷复合材料。

本发明的特征还在于，

其中步骤3中，用丝网印刷机将金属浆料印刷在陶瓷生坯的表面，并在该陶瓷生坯的表面形成网孔为10×10μm～500×500μm、网孔间隔200μm～500μm、厚度为20μm～100μm的网状物，或宽度和间隙均为50μm～500μm的条纹状物，或宽度和间隙均为50μm～500μm的S形状物，以及其他均匀分布的有间隙的形状物。

其中的粘合剂选取聚乙烯缩丁醛溶液、聚乙烯醇溶液或甲基纤维素溶液中的一种。

其中的溶剂选取乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、去离子水、甲苯或上述各溶液的同分异构体中的一种。

其中的添加剂选取松香松节油、蓖麻油、松油醇、乙基纤维素中的一种或两种以上的混合物。

本发明的有益效果是利用流延成型技术和丝网印刷技术，将金属规律分布于陶瓷相中，制得的金属-陶瓷复合材料具有较好的耐磨性、化学稳定性和良好的韧性，此外该方法制备过程简单，可以将生坯层加工成管状、棒状以及异型材料，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是利用本发明方法在陶瓷生坯表面丝网印刷金属网得到的金属-陶瓷复合材料的截面示意图；

图2是利用本发明方法在陶瓷生坯表面丝网印刷金属直条纹得到的金属-陶瓷复合材料的截面示意图；

图3是利用本发明方法在陶瓷生坯表面丝网印刷金属S形条纹得到的金属-陶瓷复合材料的截面示意图；

图4是利用本发明方法制备得到的管状金属-陶瓷复合材料截面示意图。

图中，1.陶瓷，2.金属。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。